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(來源:科創中國)
困擾學界多年的美國黃石超級火山成因,如今有了顛覆性新解。《科學》10日發表一項重磅研究成果,通過高精度數值模擬,來自中國科學院地質與地球物理研究所等單位的科研人員首次揭示,黃石超級火山的形成并非源于傳統“地幔柱”,而是“地幔風”撕裂巖石圈、形成傾斜巖漿通道的結果,為破解超級火山之謎提供全新視角。
超級火山是地球上威力最大的火山類型,一次噴發就能拋出超過1000立方千米的固體物質,足以影響全球氣候和人類社會。位于美國懷俄明州的黃石超級火山在過去210萬年間發生過兩次超級噴發,分別噴出2500立方千米和1000立方千米的巖漿。
長期以來,學界主流觀點認為,黃石火山是地幔深處熱柱向上噴發的產物,巖漿沿垂直通道上涌。但近年觀測發現,黃石地下巖漿系統呈向西南傾斜的貫穿巖石圈結構,與垂直地幔柱模型明顯矛盾。
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黃石超級火山下方巖漿系統示意圖。中國科學院地質與地球物理研究所供圖
此次,中國科學院地質與地球物理研究所曹澤斌博士、劉麗軍研究員等領銜的團隊,通過分析北美西部海量地質、地球物理數據,建立了高精度的地球動力學模型。
研究發現,北美中東部地下的法拉龍板塊持續下沉,像一只巨大的“推手”,驅動西側的軟流圈(地幔上部可緩慢流動的高溫層)形成大規模向東流動的“地幔風”。當這股東向的“地幔風”流經黃石火山下方時,突然遭遇一條狹窄的大陸巖石圈通道,在強烈的拉扯之下,地幔物質發生減壓熔融,從而產生了巨量的巖漿。
更關鍵的是,東向“地幔風”的推力和巖石圈自身的西向拉力共同作用,在黃石下方的巖石圈內形成了拉張應力,像撕紙一樣“撕裂”了巖石圈,制造出一條傾斜向上的虹吸通道。巖漿沿著這條通道像“爬樓梯”一樣逐級上涌,最終形成了觀測到的傾斜巖漿系統。
劉麗軍表示,這一機制完美解釋了黃石火山巖漿系統的傾斜結構、成分特征與演化規律,與多項觀測數據高度吻合,從根本上否定了傳統地幔柱假說,為理解火山動力過程、預測火山活動提供了全新的地球動力學視角。更重要的是,該機制可能普遍適用于全球其他超級火山,包括我國東北鏡泊湖火山、印尼多巴火山等。
(來源:科技日報 作者:陸成寬)
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